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Il supergruppo della tormalina comprende attualmente trentadue specie mineralogiche riconosciute dall’IMA-CNMNC (International Mineralogical Association – Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification) che cristallizzano nel sistema trigonale, gruppo spaziale R3m.
Si tratta di un complesso ciclosilicato la cui formula generale è XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3W, in cui i principali costituenti sono: X= Na+, Ca2+, , K+; Y= Fe2+, Mg2+, Mn2+, Al3+, Li+, Fe3+, Cr3+, Z = Al3+, Fe3+, Mg2+, Cr3+, V3+, T= Si4+, Al3+, B3+, B= B3+, V= (OH)-, O2-, W= (OH)-, F-, O2-.
Le lettere X, Y, Z e T rappresentano sia i gruppi cationici che i siti cristallografici; mentre V e W corrispondono a gruppi di anioni che occupano i siti cristallografici O(3) e O(1), rispettivamente. La tormalina presenta una grande variabilità chimica legata alle sostituzioni omo- ed eterovalenti, che si traduce in una sistematica alquanto complessa.
Questa caratteristica consente alla tormalina di registrare informazioni geologiche e quindi di essere un valido indicatore petrologico. Inoltre, a seguito delle sue proprietà fisico-chimiche, tale minerale viene impiegato a livello industriale, ad esempio come trasduttore, ed è sfruttato anche in qualità di gemma, per le sue numerose varietà cromatiche.
Nel corso di questo lavoro di tesi sono stati analizzati sedici campioni di varie specie di tormalina, provenienti dal contesto metamorfico-idrotermale e magmatico-idrotermale della Toscana e aventi differenti tipi di giacitura. La caratterizzazione cristallochimica è stata effettuata attraverso due tecniche principali: microscopia elettronica a scansione con sistema EDS e diffrattometria di raggi X di cristallo singolo, presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa.
Le immagini in elettroni retrodiffusi hanno messo in evidenza la forte zonatura composizionale di alcuni campioni, evidenza del fatto che la tormalina sia un ottimo registratore della variabilità chimica degli ambienti in cui cristallizza.
Tramite la correlazione tra i dati chimici e quelli strutturali sono state osservate le possibili sostituzioni omovalenti che si verificano all’interno di uno stesso sito, oppure eterovalenti che avvengono tra più siti, dando luogo talvolta a fenomeni di disordine strutturale.
L’obiettivo è quindi stato quello di comprendere la variabilità chimica e di implementare le conoscenze sulla sistematica del supergruppo della tormalina in Toscana, sulla base di dati sia chimici che diffrattometrici. Tra le varie specie analizzate, abbiamo registrato anche il secondo ritrovamento al mondo di una nuovissima specie mineralogica: la magnesio-lucchesiite, la cui approvazione, come nuovo membro del supergruppo della tormalina, è avvenuta da parte dell’IMA-CNMNC poche settimane prima della nostra identificazione.

The tourmaline-supergroup consists of thirty-two different mineral species approved by IMA-CNMNC (International Mineralogical Association – Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification) and having predominantly trigonal symmetry in the R3m space group. Tourmaline is a complex ciclosilicate with the following general formula: XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3W. The most common ions at each site are: X= Na+, Ca2+, , K+; Y= Fe2+, Mg2+, Mn2+, Al3+, Li+, Fe3+, Cr3+, Z = Al3+, Fe3+, Mg2+, Cr3+, V3+, T= Si4+, Al3+, B3+, B= B3+, V= (OH)-, O2-, W= OH-, F-, O2-.
The letters X, Y, Z and T represent groups of cations accommodated at the X, Y, Z and T crystallographic sites; while V and W groups of anions accommodated at the O(3) and O(1) crystallographic sites, respectively.
The tourmaline shows a wide chemical variability allowing several omo- and heterovalent substitutions, that involve a complex and difficult classification.
This feature marks the tourmaline has an important petrologic indicator of the chemistry, pressure and temperature of its host environment. Furthermore, because of its physical and chemical properties, tourmaline is used in electronic instrument, for example like a transducer, and in jewelry as a gemstone because it occurs in a wide variety of colours.
In this thesis, we analyzed sixteen different tourmaline samples, coming from the metamorphic- hydrothermal and magmatic-hydrothermal environment of Tuscany. Two main techniques have been used: the scanning electron microscope equipped with EDS system and single-crystal X-ray diffraction, at the Department of Earth Science of University of Pisa, in order to collect both chemical and structural data.
The back-scattered images show the strong chemical zoning of some samples, highlighting the ability of the tourmaline to record the geological changing of the environment where it crystallized. Comparing chemical and structural data, we observed the feasible omovalent substitutions involving one site or heterovalent substitutions involving different sites, causing structural disorder over some sites.
This thesis aims at understanding the chemical variability and at increasing the knowledge of the systematic of the tourmaline-supergroup of the Tuscany, on the basis of chemical and structural data. We did the second worldwide discovery of a new mineral species: magnesio-lucchesiite, that has been approved by the IMA-CNMNC, as a new member of the tourmaline supergroup, a few weeks before our finding.